Linux学习之网络编程3（高并发服务器）

写在前面

Linux网络编程我是看视频学的，Linux网络编程，看完这个视频大概网络编程的基础差不多就掌握了。这个系列是我看这个Linux网络编程视频写的笔记总结。

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高并发服务器

问题：

根据上一个笔记，我们可以写出一个简单的服务端和客户端通信，但是我们发现一个问题——服务器只能连接一个客户端。然而在实际生活中，我们发现一个服务器连接的客户端远远不止一个，所以我们就要做一个高并发服务器。

解决方法：

回看之前的代码，之所以只能一对一通信，是因为服务器只有一次执行accept的机会，一旦建立连接成功，就会去进行通信处理业务，而其他想要建立连接的服务器就没办法建立连接。因此我们想到在Linux系统编程中学的进程和线程，我们可以让父进程（主线程）去监听，一定有客户端请求建立连接，我们就创建子进程（其他线程）去和客户端建立连接进行通信，父进程（主线程）继续监听。

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多进程并发服务器

思路(步骤）：

1. 前期准备工作：
   • 先用socket()生成一个套接字lfd用来监听
   • 用bind()对第一步生成的套接字绑定地址结构（绑的是服务器的地址结构）
   • 用listen()函数设置lfd的监听上限，最大是128.
2. 进入循环，accept与客户端建立连接，得到用于通信的套接字的文件描述符cfd
3. fork()创建子进程
4. 对于父进程，由于父进程只是监听，不需要与客户端进行通信，所以我们就关闭cfd，注册信号捕捉函数，用来回收子进程，然后一直循环监听。
5. 对于子进程，由于子进程只是进行通信，不需要监听，所以我们就关闭lfd，然后就与客户端进行通信，处理业务。

源代码：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>	
#include<signal.h>

#define PORT 6666

void sys_err(char* str)
{
	perror(str);
	exit(-1);
}

void wait_child(int signum)		//信号捕捉，回收子进程
{
	while((waitpid(0,NULL,WNOHANG))>0);
//	if(waitpid(0,NULL,0)!=-1)
//		printf("disconnect a client successfully\n");
	return;
}

int main()
{
	struct sockaddr_in addr_s,addr_c;
	socklen_t addr_c_len=sizeof addr_c;
	int lfd,cfd,res,n;
	pid_t pid;
	struct sigaction act;
	char buf[BUFSIZ],client_IP[1024];
	
	lfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(lfd<0)
		sys_err("socket error");
		
	addr_s.sin_family=AF_INET;
	addr_s.sin_port=htons(PORT);
	addr_s.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
	res=bind(lfd,(struct sockaddr*)&addr_s,sizeof addr_s);
	if(res==-1)
		sys_err("bind error");
		
	res=listen(lfd,128);
	if(res==-1)
		sys_err("listen error");
		
	while(1)
	{
		cfd=accept(lfd,(struct socket*)&addr_c,&addr_c_len);
		
		pid=fork();			//创建子进程
		
		if(pid==0)			//子进程
		{
			close(lfd);		//打印客户端的IP和端口号，可以省略
			printf("connect successfully,client IP:%s,port:%d\n",inet_ntop(AF_INET,&addr_c.sin_addr.s_addr,&client_IP,sizeof client_IP),ntohs(addr_c.sin_port));
			break;
		}
		
		else if(pid>0)
		{
			close(cfd);
			act.sa_handler=wait_child;
			sigemptyset(&act.sa_mask);
			act.sa_flags=0;
			sigaction(SIGCHLD,&act,NULL);
			continue;
		}
	}
	
	if(pid==0)		//父进程
	{
		while(1)
		{
			n=read(cfd,buf,sizeof buf);
			for(int i=0;i<n;i++)
				buf[i]=toupper(buf[i]);
			write(cfd,buf,n);
			write(STDOUT_FILENO,buf,n);
		}
	}
	
	close(cfd);
	close(lfd);
	
	return 0;
}

效果

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多线程并发服务器

思路（步骤）：

1. 前期准备工作：
   • 先用socket()生成一个套接字lfd用来监听
   • 用bind()对第一步生成的套接字绑定地址结构（绑的是服务器的地址结构）
   • 用listen()函数设置lfd的监听上限，最大是128.
2. 进入循环，accept与客户端建立连接，得到用于通信的套接字的文件描述符cfd
3. 创建子线程
4. 对于子线程，由于子线程只是进行通信，不需要监听，所以我们就关闭lfd，然后就与客户端进行通信，处理业务。
5. 对于父进程，由于父线程只是监听，不需要与客户端进行通信，所以我们就关闭cfd，然后设置线程pthread_detach()分离或者使用pthread_join()回收子线程。

源代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<pthread.h>

#define PORT 6666

void sys_err(char* str)
{
	perror(str);
	exit(-1);
}

void* fun(void* arg)
{
	int cfd=(int) arg,n;
	char buf[BUFSIZ];
	while(1)
	{
		n=read(cfd,buf,sizeof buf);
		if(n==0)
		{
			printf("one client closed......\n");
			break;
		}
		for(int i=0;i<n;i++)
			buf[i]=toupper(buf[i]);
		write(cfd,buf,n);
		write(STDOUT_FILENO,buf,n);
	}
	close(cfd);
	return NULL;
}
	
	

int main()
{
	struct sockaddr_in addr_s,addr_c;
	socklen_t addr_c_len=sizeof addr_c;
	char c_IP[1024];
	int lfd,cfd,res;
	pthread_t tid;

	addr_s.sin_family=AF_INET;
	addr_s.sin_port=htons(PORT);
	addr_s.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

	lfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(lfd<0)
		sys_err("socket errro");

	res=bind(lfd,(struct sockaddr*)&addr_s,sizeof addr_s);
	if(res<0)
		sys_err("bind error");

	res=listen(lfd,128);	
	if(res<0)
		sys_err("listen error");
	
	printf("accepting connect........\n");
	while(1)
	{
		cfd=accept(lfd,(struct sockaddr*)& addr_c,&addr_c_len);
		if(cfd==-1)
			sys_err("accept error");
		printf("connect successfully,client ip:%s,port:%d\n",inet_ntop(AF_INET,&addr_c.sin_addr.s_addr,c_IP,sizeof c_IP),ntohs(addr_c.sin_port));

		res=pthread_create(&tid,NULL,fun,(void*)cfd);
		if(res!=0)
			fprintf(stderr,"pthread create error:%s",strerror(res));

		pthread_detach(tid);	
		if(res!=0)
			fprintf(stderr,"pthread create error:%s",strerror(res));
	}
	close(lfd);
	return 0;
}

效果

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写在最后

个人亲身经验：我们学习的一系列Linux命令，一定要自己亲手去敲。不要只是看别人敲代码，不要只是停留在眼睛看，脑袋以为自己懂了，等你实际上手去敲会发现许许多多的这样那样的问题。毕竟“实践出真知”。

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如果你觉得我写的题解还不错的，请各位王子公主移步到我的其他题解看看

1. 数据结构与算法部分（还在更新中）：

• C++ STL总结 - 基于算法竞赛（强力推荐）
• 动态规划——01背包问题
• 动态规划——完全背包问题
• 动态规划——多重背包问题
• 动态规划——分组背包问题
• 动态规划——最长上升子序列（LIS)
• 二叉树的中序遍历（三种方法）
• 最长回文子串
• 最短路算法——Dijkstra（C++实现）
• 最短路算法———Bellman_Ford算法（C++实现）
• 最短路算法———SPFA算法（C++实现）
• 最小生成树算法———prim算法（C++实现）
• 最小生成树算法———Kruskal算法（C++实现）
• 染色法判断二分图（C++实现）

2. Linux部分（还在更新中）：

• Linux学习之初识Linux
• Linux学习之命令行基础操作
• Linux学习之基础命令（适合小白）
• Linux学习之权限管理和用户管理
• Linux学习之制作静态库和动态库
• Linux学习之makefile
• Linux学习之系统编程1（关于读写系统函数）
• Linux学习之系统编程2（关于进程及其相关的函数）
• Linux学习之系统编程3（进程及wait函数）
• Linux学习之系统编程4(进程间通信）
• Linux学习之系统编程5(信号）
• Linux学习之系统编程6(线程）
• Linux学习之系统编程7(线程同步/互斥锁/信号量/条件变量）
• Linux学习之网络编程（纯理论）
• Linux学习之网络编程2（socket，简单C/S模型）

?🎉总结

“种一颗树最好的是十年前,其次就是现在”
所以,
“让我们一起努力吧,去奔赴更高更远的山海”

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